BG112154A - Method for obtaining liquid, semi-solid and solid organic particles of controlled form and / or size - Google Patents
Method for obtaining liquid, semi-solid and solid organic particles of controlled form and / or size Download PDFInfo
- Publication number
- BG112154A BG112154A BG112154A BG11215415A BG112154A BG 112154 A BG112154 A BG 112154A BG 112154 A BG112154 A BG 112154A BG 11215415 A BG11215415 A BG 11215415A BG 112154 A BG112154 A BG 112154A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- process according
- particles
- emulsion
- oil
- solid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 title claims description 8
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 30
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 22
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 22
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 15
- -1 sorbitan ester Chemical class 0.000 claims description 15
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 4
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 4
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 3
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 claims description 3
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 claims description 3
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 claims description 3
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001347 alkyl bromides Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- MRUAUOIMASANKQ-UHFFFAOYSA-N cocamidopropyl betaine Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)NCCC[N+](C)(C)CC([O-])=O MRUAUOIMASANKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims description 2
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 claims 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 claims 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 239000007764 o/w emulsion Substances 0.000 claims 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 42
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 22
- DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N hexadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 8
- NLMKTBGFQGKQEV-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-hexadecoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO NLMKTBGFQGKQEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 5
- 229920001214 Polysorbate 60 Polymers 0.000 description 5
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 5
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 5
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- NMSBTWLFBGNKON-UHFFFAOYSA-N 2-(2-hexadecoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCOCCOCCO NMSBTWLFBGNKON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JKXYOQDLERSFPT-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-octadecoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO JKXYOQDLERSFPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IYFATESGLOUGBX-YVNJGZBMSA-N Sorbitan monopalmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O IYFATESGLOUGBX-YVNJGZBMSA-N 0.000 description 2
- HVUMOYIDDBPOLL-XWVZOOPGSA-N Sorbitan monostearate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O HVUMOYIDDBPOLL-XWVZOOPGSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- CBFCDTFDPHXCNY-UHFFFAOYSA-N icosane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC CBFCDTFDPHXCNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYIDGJJWBIBVIA-UYTYNIKBSA-N lauryl glucoside Chemical compound CCCCCCCCCCCCO[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O PYIDGJJWBIBVIA-UYTYNIKBSA-N 0.000 description 2
- 229940048848 lauryl glucoside Drugs 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- BGHCVCJVXZWKCC-UHFFFAOYSA-N tetradecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC BGHCVCJVXZWKCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical class OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- PSBDWGZCVUAZQS-UHFFFAOYSA-N (dimethylsulfonio)acetate Chemical compound C[S+](C)CC([O-])=O PSBDWGZCVUAZQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAXPOSPGRHYIHE-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-(2-decoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCCCCCCCOCCOCCOCCOCCOCCO QAXPOSPGRHYIHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UJMHIOBAHVUDGS-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-decoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCCCCCCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO UJMHIOBAHVUDGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JDRSMPFHFNXQRB-CMTNHCDUSA-N Decyl beta-D-threo-hexopyranoside Chemical compound CCCCCCCCCCO[C@@H]1O[C@H](CO)C(O)[C@H](O)C1O JDRSMPFHFNXQRB-CMTNHCDUSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O N,N,N-trimethylglycinium Chemical compound C[N+](C)(C)CC(O)=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N Poloxamer Chemical compound C1CO1.CC1CO1 RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920001213 Polysorbate 20 Polymers 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N Sorbitan monooleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O NWGKJDSIEKMTRX-AAZCQSIUSA-N 0.000 description 1
- PRXRUNOAOLTIEF-ADSICKODSA-N Sorbitan trioleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC[C@@H](OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC PRXRUNOAOLTIEF-ADSICKODSA-N 0.000 description 1
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 description 1
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- LWZFANDGMFTDAV-BURFUSLBSA-N [(2r)-2-[(2r,3r,4s)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]-2-hydroxyethyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O LWZFANDGMFTDAV-BURFUSLBSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 description 1
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 125000005211 alkyl trimethyl ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- BTBJBAZGXNKLQC-UHFFFAOYSA-N ammonium lauryl sulfate Chemical compound [NH4+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O BTBJBAZGXNKLQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940063953 ammonium lauryl sulfate Drugs 0.000 description 1
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- UREZNYTWGJKWBI-UHFFFAOYSA-M benzethonium chloride Chemical compound [Cl-].C1=CC(C(C)(C)CC(C)(C)C)=CC=C1OCCOCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 UREZNYTWGJKWBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229960002798 cetrimide Drugs 0.000 description 1
- 229960001927 cetylpyridinium chloride Drugs 0.000 description 1
- YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M cetylpyridinium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M cetyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229940073507 cocamidopropyl betaine Drugs 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229940073499 decyl glucoside Drugs 0.000 description 1
- ITFYRIIHCHVQTN-UHFFFAOYSA-M decyl-methyl-dioctylazanium bromide Chemical compound [Br-].C(CCCCCCC)[N+](C)(CCCCCCCCCC)CCCCCCCC ITFYRIIHCHVQTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 229940074046 glyceryl laurate Drugs 0.000 description 1
- 229930182470 glycoside Natural products 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 239000007908 nanoemulsion Substances 0.000 description 1
- 229940087419 nonoxynol-9 Drugs 0.000 description 1
- 229920004918 nonoxynol-9 Polymers 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 238000000614 phase inversion technique Methods 0.000 description 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 1
- 229960000502 poloxamer Drugs 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 1
- 235000010486 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Nutrition 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229950008882 polysorbate Drugs 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- ARIWANIATODDMH-UHFFFAOYSA-N rac-1-monolauroylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO ARIWANIATODDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- FVEFRICMTUKAML-UHFFFAOYSA-M sodium tetradecyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCC(CC)CCC(CC(C)C)OS([O-])(=O)=O FVEFRICMTUKAML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000011067 sorbitan monolaureate Nutrition 0.000 description 1
- 229940117986 sulfobetaine Drugs 0.000 description 1
- FKHIFSZMMVMEQY-UHFFFAOYSA-N talc Chemical compound [Mg+2].[O-][Si]([O-])=O FKHIFSZMMVMEQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- FBWNMEQMRUMQSO-UHFFFAOYSA-N tergitol NP-9 Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=C(OCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO)C=C1 FBWNMEQMRUMQSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
- A61K9/5005—Wall or coating material
- A61K9/5021—Organic macromolecular compounds
- A61K9/5026—Organic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyvinyl pyrrolidone, poly(meth)acrylates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/32—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. carbomers, poly(meth)acrylates, or polyvinyl pyrrolidone
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/15—Vitamins
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
- A23P10/00—Shaping or working of foodstuffs characterised by the products
- A23P10/40—Shaping or working of foodstuffs characterised by the products free-flowing powder or instant powder, i.e. powder which is reconstituted rapidly when liquid is added
- A23P10/47—Shaping or working of foodstuffs characterised by the products free-flowing powder or instant powder, i.e. powder which is reconstituted rapidly when liquid is added using additives, e.g. emulsifiers, wetting agents or dust-binding agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/10—Dispersions; Emulsions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/10—Dispersions; Emulsions
- A61K9/107—Emulsions ; Emulsion preconcentrates; Micelles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
- A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
- A61K9/51—Nanocapsules; Nanoparticles
- A61K9/5107—Excipients; Inactive ingredients
- A61K9/5123—Organic compounds, e.g. fats, sugars
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
- B01J13/06—Making microcapsules or microballoons by phase separation
- B01J13/08—Simple coacervation, i.e. addition of highly hydrophilic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
- B01J13/06—Making microcapsules or microballoons by phase separation
- B01J13/14—Polymerisation; cross-linking
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
Abstract
Description
МЕТОД ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА ТЕЧНИ, ПОЛУТЕЧНИ Н.рЙЪРДИ ОРГАНИЧНИ ЧАСТИЦИ С КОНТРОЛИРАНА ФОРМА И/ИЛИ РАЗМЕРMETHOD FOR THE PREPARATION OF LIQUID, SEMI-LIQUID NORMAL ORGANIC PARTICLES OF CONTROLLED SHAPE AND / OR SIZE
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF THE INVENTION
Настоящото изобретение представлява метод за получаване и обработка на емулсии от тип масло-във-вода, за получаване на течни, полутечни или твърди частици с определена форма и размер. От една страна, методът позволява контрол на формата на течните, полутечните и твърдите частици, получени от органичен материал. От друга страна настоящето изобретение позволява получаването на капки с нанометрови размери от изходна емулсия с размер на капките от 1 до 1000 микрометра. Настоящото изобретение включва и продуктите, получени чрез настоящия метод.The present invention is a process for the preparation and processing of oil-in-water emulsions for the preparation of liquid, semi-liquid or solid particles of a certain shape and size. On the one hand, the method allows control of the shape of the liquid, semi-liquid and solid particles obtained from organic material. On the other hand, the present invention makes it possible to obtain nanometer-sized droplets from a starting emulsion with a droplet size of 1 to 1000 micrometers. The present invention also includes the products obtained by the present method.
Контролът върху свойствата на органични частици е важен за редица индустриални продукти каквито са боите и лаковете, катализаторите, фармацевтичните носители на лекарствени форми и много други.Control over the properties of organic particles is important for a number of industrial products such as paints and varnishes, catalysts, pharmaceutical carriers and many others.
Едно от приложенията на настоящия метод е получаването на частици с определена форма. Тяхното получаване се състои в две стъпки - подготовка на първична емулсия, например чрез разбъркване или мембранна емулсификация; охлаждане на получената емулсия до температура под фазовия преход на дисперсната фаза, така че частиците да претърпят фазов преход. Първичните емулсии се приготвят в присъствие на повърхностноактивно вещество или смес от повърхностно-активни вещества, които ги стабилизират за периоди от месеци и/или години. Получените частици могат да бъдат течни, полутечни или твърди, като тяхното оформяне се извършва под действието на температурни промени, а крайното им състояние се определя от температурата, избора на ПАВ и размера на капките в началната емулсия.One of the applications of this method is the preparation of particles of a certain shape. Their preparation consists of two steps - preparation of a primary emulsion, for example by stirring or membrane emulsification; cooling the resulting emulsion to a temperature below the phase transition of the dispersed phase so that the particles undergo a phase transition. Primary emulsions are prepared in the presence of a surfactant or a mixture of surfactants that stabilize them for periods of months and / or years. The resulting particles can be liquid, semi-liquid or solid, their formation is carried out under the action of temperature changes, and their final state is determined by temperature, the choice of surfactant and the size of the droplets in the initial emulsion.
Друго от приложенията на настоящото изобретение е получаването на стабилни течни, полутечни или твърди частици със субмикронен размер. Методът е индустриално приложим, характеризира се с ниска консумация на енергия и изисква по-малки концентрации от ПАВ в сравнение с повечето методи, налични към момента. Освен това, методът е особено подходящ за приложения, които изискват ниски температури или работят в тесни температурни интервали, каквито са случаите на използване на маслоразтворими лекарствени средства, витамини, пигменти и много други.Another application of the present invention is the preparation of stable liquid, semi-liquid or solid particles of submicron size. The method is industrially applicable, is characterized by low energy consumption and requires lower concentrations of surfactants compared to most methods currently available. In addition, the method is particularly suitable for applications that require low temperatures or work in narrow temperature ranges, such as the use of oil-soluble drugs, vitamins, pigments and many others.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION
Понастоящем, получаването на емулсии със субмикронен размер на капките се осъществява посредством два основни подхода: чрез висока или чрез ниска дисипация на енергия. Методите с висока дисипация на енергия изискват хомогенизация на масло и вода в присъствието на повърхностно-активни вещества (ПАВ) в различни типове хомогенизатори. Примери за такива хомогенизатори са тези, работещи под високо налягане, ротор-статор, ултразвукови и др. (US 4380503 A; DE3024870A1; DE3024870C2; ЕР0043091А2; ΕΡ0043091Α3; ЕР0043091В1; WO 1995035157 Al; DE69528062D1; DE69528062T2; ЕР0770422А1; ЕР0770422А4; ЕР0770422; US5,843,334; US6,767,637; US2003/0230819).Currently, the preparation of emulsions with submicron droplet size is carried out by two main approaches: by high or by low energy dissipation. High energy dissipation methods require the homogenization of oil and water in the presence of surfactants in different types of homogenizers. Examples of such homogenizers are those operating under high pressure, rotor-stator, ultrasonic and others. (US 4380503 A; DE3024870A1; DE3024870C2; EP0043091A2; ΕΡ0043091Α3; EP0043091B1; WO 1995035157 A1; DE69528062D1; DE69528062T2; EP0770422A1; EP0770470334;
Всички тези хомогенизатори могат да бъдат мащабирани до индустриален размер. Основен проблем при тяхното използване е ниската ефективност на процесите на емулгиране и високата дисипация на енергия, при което емулсията се загрява силно и може да настъпи разграждане на температурно чувствителни компоненти, съдържащи се в емулсията.All of these homogenizers can be scaled to an industrial size. The main problem in their use is the low efficiency of the emulsification processes and the high energy dissipation, in which the emulsion is heated strongly and the decomposition of temperature-sensitive components contained in the emulsion can occur.
Методите, разчитащи на ниска дисипация на енергия, могат да бъдат групирани в три основни групи: методи с обмяна на разтворителя, методи с фазова инверсия и методи със спонтанно самоемулгиране (US6,599,627; ЕР1404516А2; US2002/0160109; W02003/053325A2; W02003/053325A3; W02003/053325A8; US5,407,609 A;Low energy dissipation methods can be grouped into three main groups: solvent exchange methods, phase inversion methods, and spontaneous self-emulsification methods (US6,599,627; EP1404516A2; US2002 / 0160109; W02003 / 053325A2; W02003 / 053325A3; WO2003 / 053325A8; US5,407,609 A;
СА2050911А1; СА2050911С; CN1047223A; DE69024953; DE69024953; DE69024953; ЕР0471036; ЕР0471036; ЕР0471036; ЕР0471036; W01990013361; US6,767,637; US2003/0230819; US2013/0011454; CN102821756; WO2011118958; WO2011118958; EP1905505; EP1905505A3; EP1905505; US20080081842; EP1882516; CA2590723A1; CN101121102; DEI02006030532; EP1882516; US2008/0004357).CA2050911A1; CA2050911C; CN1047223A; DE69024953; DE69024953; DE69024953; EP0471036; EP0471036; EP0471036; EP0471036; W01990013361; US6,767,637; US2003 / 0230819; US2013 / 0011454; CN102821756; WO2011118958; WO2011118958; EP1905505; EP1905505A3; EP1905505; US20080081842; EP1882516; CA2590723A1; CN101121102; DEI02006030532; EP1882516; US2008 / 0004357).
Методите c обмяна на разтворителя използват разтворимостта на маслената фаза в органичен разтворител. Примери за такива разтворители са ацетон и хлороформ. След разтварянето, разтворителят заедно с разтвореното в него масло се смесват с вода, а органичният разтворител междувременно се отстранява. По този начин се приготвят наноемулсии и полимерни наночастици. Най-често, използваните разтворители са токсични, което е нежелано, когато емулсиите са с фармацевтично или хранително приложение.Solvent exchange methods use the solubility of the oil phase in an organic solvent. Examples of such solvents are acetone and chloroform. After dissolution, the solvent together with the oil dissolved in it are mixed with water, and the organic solvent is removed in the meantime. In this way, nanoemulsions and polymer nanoparticles are prepared. Most commonly, the solvents used are toxic, which is undesirable when the emulsions are for pharmaceutical or food use.
Спонтанната емулсификация води до получаването на термодинамично стабилни емулсии. Те се получават при много ниски междуфазови напрежения (обикновено между 10 и 10 mN m ) и изискват огромни количества ПАВ, напр. 20 или повече тегловни процента. Тези емулсии са силно чувствителни към външна промяна в условията, което ги прави практически неизползваеми за редица приложения. Така например, към тях рядко могат да бъдат добавяни масло-разтворими компоненти, каквито са пигментите или лекарствени форми, тъй като това води до разрушаването на тези емулсии.Spontaneous emulsification results in thermodynamically stable emulsions. They occur at very low interfacial voltages (usually between 10 and 10 mN m) and require huge amounts of surfactants, e.g. 20 percent or more by weight. These emulsions are highly sensitive to external changes in conditions, which makes them practically unusable for a number of applications. For example, oil-soluble components, such as pigments or dosage forms, can rarely be added to them, as this leads to the destruction of these emulsions.
При метода на фазовото обръщане се използват етоксилирани ПАВ, които се нагряват в присъствието на вода и масло. Поради промяна на разтворимостта на ПАВ с промяна на температурата, от начални емулсии вода-в-масло се получават емулсии от тип масло-във-вода или обратното. Тези емулсии са кинетично стабилни и често капките са със субмикронни размери. Основен проблем, обаче, е че при тяхното получаване често се изисква нагряване до висока температура, което е неприложимо за компоненти, чувствителни към високи температури (например лекарства, протеини, витамини, желатин и др.).The phase reversal method uses ethoxylated surfactants, which are heated in the presence of water and oil. Due to the change in the solubility of the surfactant with a change in temperature, oil-in-water emulsions are obtained from initial water-in-oil emulsions or vice versa. These emulsions are kinetically stable and often the droplets are submicron in size. The main problem, however, is that they often require heating to a high temperature, which is not applicable to components sensitive to high temperatures (eg drugs, proteins, vitamins, gelatin, etc.).
В заключение, има необходимост от създаването на нов метод за получаване на субмикронни емулсии. Новият метод би следвало да не изисква прилагане на високи температури и да е с ниска дисипация на енергия. Освен това, новият метод трябва да може да бъде мащабиран до индустриално ниво. Към момента съществуват методи, позволяващи контрол върху формата на частиците (W02008/031035 А2; US2007/0105972; US8,043,480; WO 2008/100304 А2; US8,420,124; US2007/0054119; W02008/058297), но тези методи предоставят много малки работни обеми, а други успяват да предоставят големи работни обеми, но не предоставят контрол върху формата на получените частици (US4,748,817, ЕР0266859).In conclusion, there is a need to create a new method for obtaining submicron emulsions. The new method should not require the application of high temperatures and be of low energy dissipation. In addition, the new method must be able to be scaled to the industrial level. There are currently methods for controlling the shape of the particles (WO2008 / 031035 A2; US2007 / 0105972; US8,043,480; WO 2008/100304 A2; US8,420,124; US2007 / 0054119; W02008 / 058297), but these methods provide very small working volumes, and others manage to provide large working volumes but do not provide control over the shape of the particles obtained (US4,748,817, EP0266859).
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящото изобретение включва следните етапи:The present invention includes the following steps:
а) Приготвяне на емулсия на хидрофобна (маслена) фаза в хидрофилна фаза, като хидрофобната фаза трябва да е така подбрана, че при охлаждане да преминава от течно състояние в пластично състояние.(a) Preparation of an emulsion of a hydrophobic (oil) phase in a hydrophilic phase, the hydrophobic phase being chosen so as to change from a liquid to a plastic state on cooling.
б) Охлаждане на капките с определена, контролирана скорост до температура, при която дисперсната фаза претърпява фазов преход от течно в пластично и/или твърдо състояние.b) Cooling the droplets at a certain, controlled rate to a temperature at which the dispersed phase undergoes a phase transition from liquid to plastic and / or solid.
В поне едно от приложенията на метода, емулсията е от тип масло-във-вода.In at least one of the applications of the method, the emulsion is of the oil-in-water type.
В поне едно от приложенията охлаждането води до деформация на капките.In at least one of the applications, cooling leads to deformation of the droplets.
В поне едно от приложенията охлаждането води до разкъсването на по-големи капки до по-малки.In at least one application, cooling results in the tearing of larger droplets into smaller ones.
В нито едно от приложенията не се наблюдава фазово обръщане на емулсията.No phase reversal of the emulsion was observed in any of the applications.
В поне едно от приложенията, охлаждането се извършва без фазов преход на непрекъснатата среда.In at least one of the applications, the cooling is performed without a phase transition of the continuous medium.
В поне едно от приложенията, първичната емулсия може да бъде приготвена чрез микрофлуидно устройство.In at least one of the applications, the primary emulsion can be prepared by a microfluidic device.
В поне едно от приложенията, маслената фаза може да образува ротаторна/пластична фаза.In at least one of the applications, the oil phase may form a rotary / plastic phase.
В поне едно от приложенията пластичната фаза се образува от въглеводороди, например линейни алкани с дължина на въглеродната верига между 10 и 50 атома (СюС50), като за работа около стайна температура алканите са с дължина на въглеродната верига между 14 и 22 атома.In at least one application, the plastic phase is formed by hydrocarbons, for example linear alkanes having a carbon chain length of between 10 and 50 atoms (CyC50), and for operation at room temperature the alkanes have a carbon chain length of between 14 and 22 atoms.
В поне едно от приложенията, пластичната фаза включва линеен въглеводород, цикличен въглеводород, асиметричен алкан, алкен, алкин, алкохол с една или повече хидроксилни групи, естер, етер, амин, амид, алдехид, флуоро-алкан и/или смес от тези вещества.In at least one of the applications, the plastic phase comprises a linear hydrocarbon, a cyclic hydrocarbon, an asymmetric alkane, an alkene, an alkyne, an alcohol with one or more hydroxyl groups, an ester, an ether, an amine, an amide, an aldehyde, a fluoroalkane and / or a mixture of these substances. .
В поне едно от приложенията, концентрацията на линейния въглеводород е между 0.5 и 70% тегловни процента, спрямо теглото на емулсията и може да бъде 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70 тегл.% спрямо емулсията, където „емулсията“ се отнася като сумата от масите на водата/маслото/ПАВ и компонентите, разтворени във водната и/или маслената фаза.In at least one of the applications, the concentration of the linear hydrocarbon is between 0.5 and 70% by weight, based on the weight of the emulsion and can be 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 , 65, 70% by weight relative to the emulsion, where 'emulsion' refers to the sum of the masses of water / oil / surfactant and the components dissolved in the aqueous and / or oily phase.
В поне едно от приложенията хидрофобната фаза е смес на алкани.In at least one of the applications, the hydrophobic phase is a mixture of alkanes.
В поне едно от приложенията, емулсията съдържа маслоразтворим компонент и/или компоненти, напр. ПАВ, молекули, образуващи течни кристали и/или комбинация от тях. Маслоразтворимите компоненти могат да бъдат до 25 тегл.% от масата на емулсията.In at least one of the applications, the emulsion contains an oil-soluble component and / or components, e.g. Surfactants, liquid crystal forming molecules and / or a combination thereof. The oil-soluble components can be up to 25% by weight of the emulsion.
В поне едно от приложенията се използва едно или повече ПАВ с хидрофилнолипофилен баланс (ХЛБ) >14.At least one of the applications uses one or more surfactants with a hydrophilic lipophilic balance (HLB)> 14.
В поне едно от приложенията въглеводородът е течен при стайна температура (25 °C).In at least one application, the hydrocarbon is liquid at room temperature (25 ° C).
В поне едно от приложенията въглеводородът е твърд при стайна температура (25 °C).In at least one application, the hydrocarbon is solid at room temperature (25 ° C).
В настоящия метод може да е необходима стъпка за стапяне на въглеводорода, непосредствено преди образуването на първоначалната емулсия.In the present method, a step may be required to melt the hydrocarbon immediately prior to the formation of the initial emulsion.
В поне едно от приложенията се използва водоразтворимо ПАВ или смес от масло- и водоразтворимо ПАВ, например нейонно ПАВ, разтворимо в маслената фаза и нейонно ПАВ, разтворимо във водната фаза. Пример за такива ПАВ са етоксилираните алкохоли, естери на мастни киселини, както и техните производни. Конкретни примери за такива ПАВ са Brij 52, Brij 58, Brij 72, Brij 78, Brij S10, Brij S20, Brij CIO, Brij C20, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Span 20, Span 40, Span 60, Span 80, Span 85, Lutensol във всичките му известни форми, Neodol във всичките му известни форми или Enordet във всичките му известни форми, както и други продукти със същата или с подобна структура, но с други търговски наименования.In at least one of the applications, a water-soluble surfactant or a mixture of oil- and water-soluble surfactants is used, for example a non-ionic surfactant soluble in the oil phase and a non-ionic surfactant soluble in the aqueous phase. Examples of such surfactants are ethoxylated alcohols, fatty acid esters, and their derivatives. Specific examples of such surfactants are Brij 52, Brij 58, Brij 72, Brij 78, Brij S10, Brij S20, Brij CIO, Brij C20, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Span 20, Span 40, Span 60 , Span 80, Span 85, Lutensol in all its known forms, Neodol in all its known forms or Enordet in all its known forms, and other products having the same or similar structure but with different trade names.
В поне едно от приложенията ПАВ е йонно и представлява функционализирано алкилпроизводно: алкил бромид, алкил сулфат, алкил сулфонат и/или комбинация от изброените.In at least one of the applications, the surfactant is ionic and represents a functionalized alkyl derivative: alkyl bromide, alkyl sulfate, alkyl sulfonate and / or a combination of the above.
В поне едно от приложенията ПАВ е анионно, например натриев тетрадецил сулфат (C14H29SO4Na).In at least one of the applications the surfactant is anionic, for example sodium tetradecyl sulphate (C 14 H 29 SO 4 Na).
В поне едно от приложенията ПАВ е катионно, например цетил триметил аммониев бромид ((С16Нзз)Н(СН3)зВг).In at least one of the applications the surfactant is cationic, for example cetyl trimethyl ammonium bromide ((C 16 Hz) H (CH 3 ) 3Br).
В поне едно от приложенията се използва смес от ПАВ.At least one of the applications uses a mixture of surfactants.
В поне едно от приложенията ПАВ съдържа въглеводородна верига, която има дължина близка до тази на използвания въглеводород (масло), като може да бъде с до 4 въглеродни атома по-къса от нея, равна по дължина или по-дълга от тази на съединението или сместа от съединения, изграждащи капките.In at least one of the applications, the surfactant contains a hydrocarbon chain which has a length close to that of the hydrocarbon (oil) used, and may be up to 4 carbon atoms shorter than it, equal in length or longer than that of the compound, or the mixture of compounds that make up the drops.
В поне едно от приложенията, ПАВ е с концентрация < 5 тегл.% спрямо емулсията, като може да бъде между 0.5 и 5 тегл. %, например 1, 1.5, 2, 2.5, 2.75, 3, 3.25, 3.5, 3.75, 4, 4.25, 4.5, 4.75 или 5 тегл.%.In at least one of the applications, the surfactant has a concentration <5% by weight relative to the emulsion, and can be between 0.5 and 5% by weight. %, for example 1, 1.5, 2, 2.5, 2.75, 3, 3.25, 3.5, 3.75, 4, 4.25, 4.5, 4.75 or 5% by weight.
В поне едно от приложенията търговската чистота на ПАВ е 95 тегл.% или повече, например цетил триметил амониев бромид с чистота 99 %.In at least one of the applications, the commercial purity of the surfactant is 95% by weight or more, for example cetyl trimethyl ammonium bromide with a purity of 99%.
В поне едно от приложенията размерът на изходните капки е в диапазона между 500 нм и 2 мм, например между 1 и 100 микрона, и по-конкретно между 1 и 30 микрона.In at least one of the applications, the size of the output droplets is in the range between 500 nm and 2 mm, for example between 1 and 100 microns, and in particular between 1 and 30 microns.
В поне едно от приложенията началната емулсия е приготвена чрез механично разбъркване и/или под действие на приложено налягане, например мембранна емулсификация.In at least one of the applications, the initial emulsion is prepared by mechanical stirring and / or under applied pressure, for example membrane emulsification.
В поне едно от приложенията емулсията е монодисперсна, като повече от 50% от броя на капките (например 60, 65, 70, 75, 80, 85% или повече) са с размер в рамките на ±10% от средния размер.In at least one of the applications, the emulsion is monodisperse, with more than 50% of the number of droplets (e.g. 60, 65, 70, 75, 80, 85% or more) being within ± 10% of the average size.
В поне едно от приложенията се получават твърди или полутвърди органични частици посредством промяна на температурата, която от своя страна води до деформация на капките. Температурата може да бъде променяна с различна скорост, например между 0.0001 до 5 градуса Целзий в минута, включващ избора на всяка скорост в даденият температурен интервал, като промяната може да бъде и извън този интервал, например със скорост на охлаждане до 30 000 градуса Целзий в минута, която се наблюдава при замразяването с течен пропан. Формата на частиците може да бъде променяна или те могат да бъдат замразени.In at least one of the applications, solid or semi-solid organic particles are obtained by changing the temperature, which in turn leads to deformation of the droplets. The temperature can be changed at different speeds, for example between 0.0001 to 5 degrees Celsius per minute, including the selection of each speed in a given temperature range, and the change can be outside this range, for example at a cooling rate of up to 30,000 degrees Celsius in minute observed on freezing with liquid propane. The shape of the particles can be changed or they can be frozen.
В поне едно от приложенията на метода се включва стъпка на замразяване или застъкляване на емулсията, или охлаждане на емулсията и замразяване на капките, като дисперсната среда може и да не бъде замразявана.At least one of the applications of the method includes a step of freezing or glazing the emulsion, or cooling the emulsion and freezing the droplets, the dispersed medium may not be frozen.
В поне едно приложение при охлаждането на емулсиите, капките се разкъсват на помалки капки.In at least one application, when cooling the emulsions, the droplets are broken into smaller droplets.
Течните капки могат да се деформират в частици с различна форми, напр. октаедър, пръчка и/или нишка, както и призми с основа от триъгълник, четириъгълник, пента- и хексагонални структури, полигони с 6 или повече страни. Формите могат да бъдат непрекъснати и/или да съдържат вписани геометрични форми и/или от тях могат да стърчат нишки или пръчки.Liquid droplets can be deformed into particles of different shapes, e.g. octahedron, rod and / or thread, as well as prisms with a base of triangle, quadrilateral, penta- and hexagonal structures, polygons with 6 or more sides. The shapes may be continuous and / or contain inscribed geometric shapes and / or threads or rods may protrude from them.
В поне едно от приложенията се включва стъпка за повишаване на температурата на въглеводорода над температурата му на топене.At least one of the applications includes a step for raising the temperature of the hydrocarbon above its melting point.
В поне едно от приложенията има добавено вещество, неразтворимо в маслото, което променя температурата на замръзване на дисперсната среда. Примери за такива вещества са алкохолите, глицерола и етилен-гликола. Обикновено концентрацията на веществото е между 0 и 30 тегл. % спрямо водната фаза.In at least one of the applications, an oil-insoluble substance is added which changes the freezing point of the dispersed medium. Examples of such substances are alcohols, glycerol and ethylene glycol. Usually the concentration of the substance is between 0 and 30 wt. % relative to the aqueous phase.
След замразяването на дисперсната фаза, температурата може да бъде задържана постоянна, да се понижи или да се повиши, без твърдите частици да претърпят фазов преход, например стапяне.After freezing the dispersed phase, the temperature can be kept constant, lowered or raised without the solid particles undergoing a phase transition, for example melting.
Температурата на стапяне на частиците може да е различна от тази на обемното масло, например по-висока или по-ниска.The melting point of the particles may be different from that of the bulk oil, for example higher or lower.
След замразяването, температурата на емулсията може да бъде повишена над температурата на размразяване на капките и след това да бъде понижена отново. Този процес може да се използва за получаването на капки със субмикронен размер или за промяна на формата на частиците.After freezing, the temperature of the emulsion can be raised above the thawing temperature of the droplets and then lowered again. This process can be used to obtain droplets of submicron size or to change the shape of the particles.
В поне едно приложение получената емулсия чрез предложения метод е с капки със среден диаметър под 1 микрон.In at least one application, the emulsion obtained by the proposed method has droplets with an average diameter of less than 1 micron.
В поне едно от приложенията, частиците могат да бъдат изолирани от дисперсната среда след замразяването им, например чрез центрофугиране или филтрация.In at least one application, the particles can be isolated from the dispersed medium after freezing, for example by centrifugation or filtration.
В поне едно от приложенията се получават органични частици с анизотропна форма.In at least one of the applications, anisotropic organic particles are obtained.
В поне едно приложение се получават субмикронни капки и/или частици.In at least one application, submicron droplets and / or particles are obtained.
В поне едно приложение, формата на флуидните частици може да бъде контролирана чрез избора на скорост на охлаждане, ПАВ и/или избора на начален размер на частицата. Течната капка може да бъде замразена или да бъде задържана във флуидна форма.In at least one application, the shape of the fluid particles can be controlled by selecting the cooling rate, surfactant and / or by choosing the initial particle size. The liquid drop can be frozen or retained in fluid form.
В поне едно от приложенията могат да се получат частици със субмикронен размер без употребата на органични разтворители или методи с висока дисипация на енергия.In at least one of the applications, submicron-sized particles can be obtained without the use of organic solvents or high energy dissipation methods.
Настоящото изобретение може да се използва за редица приложения в областта на фармацията, храните, козметиката, електрониката, боите, катализата и др.The present invention can be used for a number of applications in the fields of pharmacy, food, cosmetics, electronics, paints, catalysis and the like.
Настоящият метод позволява прецизен контрол върху формата на частиците, като същевременно позволява високи количества добив.The present method allows precise control of the particle shape while allowing high yields.
Настоящият метод може да бъде мащабиран до индустриален такъв за разлика от литографските методи, използвани в литературата. Например, методът позволява получаването на килограми и десетки килограми от частици за кратки периоди от време, например един ден, докато литографските методи позволяват добиви, който са в на порядъци по-ниски, като обикновено са грамове за ден.The present method can be scaled to an industrial one in contrast to the lithographic methods used in the literature. For example, the method allows the production of kilograms and tens of kilograms of particles for short periods of time, for example one day, while lithographic methods allow yields that are in the orders of magnitude lower, usually grams per day.
ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES
Фигура 1 изобразява основни форми, които могат да се получат чрез настоящия метод: пръчковидни с (а) ниско или (б) високо отношение на най-големия размер на частиците към началния размер на капката, (в) триъгълни, (г) триъгълни с вписани геометрични фигури, (д, е) деформирани илиFigure 1 depicts basic shapes that can be obtained by the present method: rod-shaped with (a) low or (b) high ratio of the largest particle size to the initial droplet size, (c) triangular, (d) triangular with inscribed geometric figures, (e, f) deformed or
ИЗПОЛЗВАНИ ТЕРМИНИTERMS USED
Емулсия е дисперсия на несмесваеми течности, като едната е диспергирана под формата на капки в другата. Емулсията е направена от полярна (хидрофилна) фаза, например вода, и неполярна (хидрофобна) фаза, наречена масло. При диспергиране на маслото във водата, в присъствието на повърхностно-активни вещества (ПАВ, виж подолу) с ХЛБ > 12 и по-конкретно, с ХЛБ > 14, се получават емулсии от типа масло-въввода. При този тип емулсии, маслото се нарича още дисперсна фаза, а водата непрекъсната дисперсна среда.An emulsion is a dispersion of immiscible liquids, one dispersed in the form of droplets in the other. The emulsion is made up of a polar (hydrophilic) phase, such as water, and a non-polar (hydrophobic) phase called oil. When the oil is dispersed in water, in the presence of surfactants (surfactants, see below) with HLB> 12 and in particular, with HLB> 14, oil inlet type emulsions are obtained. In this type of emulsion, the oil is also called the dispersed phase, and the water is a continuous dispersed medium.
В контекста на настоящето изобретение, несмесваеми означава, че „дисперсната фаза“ не се разтваря напълно във водната фаза. В някои от приложенията „дисперсната фаза“ може да е частично разтворима при ниски концентрации, но неразтворима приIn the context of the present invention, immiscibility means that the "dispersed phase" does not completely dissolve in the aqueous phase. In some applications, the "dispersed phase" may be partially soluble at low concentrations but insoluble at
високи.high.
Първична емулсия се нарича емулсията, която бива използвана за получаването на частици с определена форма и/или за разкъсване на капките й до по-малки. Първичната емулсия се приготвя посредством хомогенизация на масло с вода, в присъствието на ПАВ. Хомогенизацията може да е чрез разбъркване или друг метод, какъвто е мембранната емулсификация.A primary emulsion is an emulsion that is used to form particles of a certain shape and / or to tear its droplets into smaller ones. The primary emulsion is prepared by homogenizing oil with water in the presence of a surfactant. Homogenization can be by stirring or another method such as membrane emulsification.
Мембранна емулсификация е метод, при който едната фаза бива диспергирана в друга посредством използването на мембрана и подаването на трансмембранно налягане (виж ПРИМЕРИ НА ИЗПЪЛНЕНИЕ).Membrane emulsification is a method in which one phase is dispersed into another by using a membrane and applying transmembrane pressure (see EXAMPLES).
Ротаторна или мезоморфна фаза, представлява клас от пластични фази, при които молекулите притежават далечна, транслационна подредба, но са свободни да се въртят около оста си (виж Sirota, Е.В., Herhold, А.В. Transient phase-induced nucleation. Science 283, 529-532 (1999)) или Ueno, S., Hamada, Y., Sato, K. Controlling Polymorphic Crystallization of n-Alkane Crystals in Emulsion Droplets through Interfacial Heterogeneous Nucleation. Cryst. Growth Des. 3, 935-939 (2003). Наличието на ротаторни фази може да се определи чрез рентгенова дифракция.Rotatory or mesomorphic phase is a class of plastic phases in which the molecules have a distant, translational arrangement, but are free to rotate around their axis (see Sirota, EV, Herhold, AV Transient phase-induced nucleation. Science 283, 529-532 (1999)) or Ueno, S., Hamada, Y., Sato, K. Controlling Polymorphic Crystallization of n-Alkane Crystals in Emulsion Droplets through Interfacial Heterogeneous Nucleation. Cryst. Growth Des. 3, 935-939 (2003). The presence of rotatory phases can be determined by X-ray diffraction.
Повърхностно-активните вещества или накратко ПАВ, представляват клас от вещества, чиито молекули се състоят от полярна част (глава) и неполярна част (опашка). Опашката обикновено представлява въглеводороден фрагмент, а главата е функционална група, която може да бъде йонна или нейонна. В зависимост от тяхната разтворимост във вода или масло, ПАВ се характеризират с хидрофилно-липофилен баланс (ХЛБ). При ХЛБ >10 ПАВ са водоразтворими, а при ХЛБ < 10 са маслоразтворими.Surfactants, or surfactants for short, are a class of substances whose molecules consist of a polar part (head) and a non-polar part (tail). The tail is usually a hydrocarbon moiety, and the head is a functional group that can be ionic or nonionic. Depending on their solubility in water or oil, surfactants are characterized by hydrophilic-lipophilic balance (HLB). In HLB> 10 surfactants are water soluble, and in HLB <10 they are oil soluble.
Примери за ПАВ:Examples of surfactants:
Нейонни ПАВ: Полиоксиетилен гликол алкил етер: СНз-(СН2)7-1б-(О-С2Н4)1-25-ОН, например октаетилен гликол монодецил етер, пентаетилен гликол монодецил етер; Полиоксипропилен гликол алкил етери: СНз-(СН2)1о-1б-(0-СзНб)]_25-ОН; Гликозид алкил етер CH3-(CH2)io-i6~(0-Glucoside)i_3-OH, например децил глюкозид, лаурил глюкозид и лаурил глюкозид; Полиоксиетилен гликол октилфенол етери: С8Н]7-(СбН4)-(О-С2Н4)]_25ОН, например Triton Х-100; Полиоксиетилен гликол алкилфенол етери:: С9Н19-(СбН4)-(ОC2H4)i-25-OH, например Nonoxynol-9; глицерол алкил естери, като глицерил лаурат; Полиоксиетилен гликол сорбитан алкил естери: Полисорбат; Сорбитан алкил естери, например Span; Кокамид МЕА, Кокамид DEA; деодецилдиметиламин охид; блок съполимери на полиетилен гликол и полипропилен гликол, например Poloxamer; и полиоксиетилен амин;Nonionic surfactants: polyoxyethylene glycol alkyl ether, SNz- (CH2) 7-1b- (O-C2 H 4) 1-25 OH, such as octaethylene glycol monodecyl ether, pentaethylene glycol monodecyl ether; Polyoxypropylene glycol alkyl ethers: CH3- (CH2) 10-1- (O-C3H6)] - 25-OH; Glycoside alkyl ether CH3- (CH2) io-i6 ~ (O-Glucoside) i3-OH, for example decyl glucoside, lauryl glucoside and lauryl glucoside; Polyoxyethylene glycol octylphenol ethers: S8N] 7- (SbN 4) - (O-C2 H 4)] _ 25ON, such as Triton X-100; Polyoxyethylene glycol alkylphenol ethers :: S9N19- (SbN 4) - (OC2H 4) i-25-OH, e.g. Nonoxynol-9; glycerol alkyl esters, such as glyceryl laurate; Polyoxyethylene glycol sorbitan alkyl esters: Polysorbate; Sorbitan alkyl esters, for example Span; Cocamide MEA, Cocamide DEA; deodecyldimethylamine oxide; block copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol, for example Poloxamer; and polyoxyethylene amine;
Катионни ПАВ: включват алкил триметил амониеви соли, например хексадецил триметил амониев бромид, хексадецил триметил амониев хлорид, цетилпиридиниев хлорид, алкил диметил бензил амониев хлорид, хиамин, 5-бромо-5-нитро-1,3-доксан, диметил диоктил амониев хлорид, цетримид, диоктил децил метил амониев бромид.Cationic surfactants: include alkyl trimethyl ammonium salts, for example hexadecyl trimethyl ammonium bromide, hexadecyl trimethyl ammonium chloride, cetylpyridinium chloride, alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride, hyamine, 5-bromo-dimodilo-5-nitro cetrimide, dioctyl decyl methyl ammonium bromide.
Анионни ПАВ: включват амониев лаурил сулфат, натриев додецил сулфат и подобните алкил етер сулфати с различна дължина на въглеводородната верига.Anionic surfactants: include ammonium lauryl sulfate, sodium dodecyl sulfate, and similar alkyl ether sulfates of varying hydrocarbon chain lengths.
Амфотерни ПАВ: примери за такива са кокамидопропил бетаин, лаурил амидопропил бетаин, сулфобетаин и техните производни.Amphoteric surfactants: examples are cocamidopropyl betaine, lauryl amidopropyl betaine, sulfobetaine and their derivatives.
Маслоразтворими ПАВ са някои нейонни ПАВ с ХЛБ < 10, например сорбитанови естери на мастните киселини, каквито са Span 40, Span 60, Brij 52 и др.Oil-soluble surfactants are some nonionic surfactants with HLB <10, for example sorbitan esters of fatty acids, such as Span 40, Span 60, Brij 52 and others.
Размерът и формата на частиците, получени в настоящото изобретение, се влияят основно от следните фактори: химичен състав на дисперсната фаза, начален размер на капките, избора на ПАВ или техните смеси, скоростта на охлаждане/загряване. Повече детайли са включени в ПРИМЕРИ НА ИЗПЪЛНЕНИЕ.The particle size and shape obtained in the present invention are mainly influenced by the following factors: chemical composition of the dispersed phase, initial droplet size, choice of surfactant or mixtures thereof, cooling / heating rate. More details are included in EXAMPLES.
Контролирана скорост на охлаждане/загряване представлява зададената от нас температурна разлика, която се постига за определен период от време. Скоростта може да е постоянна или да се променя с времето.Controlled cooling / heating rate is the temperature difference set by us, which is achieved for a certain period of time. The speed can be constant or change over time.
Темпериращ съд - за целите на изследването са използвани тънки капиляри, поставени в метална плоскост с циркулираща през нея течност (Фигура 2) със зададена от нас температура. Съдът може да бъде и обемен, стига да позволява прецизен контрол на температурата, например центрофужна епруветка, поставена в хладилник или в камера с определена температура. Скоростта на промяна на температурата е един от основните фактори, влияещи върху процеса на оформяне и разкъсване на капките, за това неговият прецизен контрол е от съществено значение.Tempering vessel - for the purposes of the study, thin capillaries were used, placed in a metal plate with liquid circulating through it (Figure 2) with a temperature set by us. The container can also be bulky, as long as it allows precise temperature control, for example a centrifuge tube placed in a refrigerator or in a chamber with a certain temperature. The rate of change of temperature is one of the main factors influencing the process of formation and rupture of droplets, so its precise control is essential.
Ротаторните фази се формират от молекули на линейни въглеводороди, напр. алкани, с дължина на веригата 7 въглеродни атома или повече и могат да достигнат до 50 или повече въглеродни атома. Ротаторни фази могат да се образуват и от циклични въглеводороди, алкени, алкини, алкохоли с една или повече хидроксилни групи, естери, етери, амини, амиди, алдехиди, комбинации от описаните и техните флуоро-производни. Необходимо е молекулите на ротаторната фаза да не са водоразтворими, за да образуват емулсии във водна среда.The rotary phases are formed by molecules of linear hydrocarbons, e.g. alkanes having a chain length of 7 carbon atoms or more and can reach 50 or more carbon atoms. Rotary phases can also be formed from cyclic hydrocarbons, alkenes, alkynes, alcohols with one or more hydroxyl groups, esters, ethers, amines, amides, aldehydes, combinations of those described and their fluoro derivatives. The molecules of the rotator phase need not be water-soluble to form emulsions in an aqueous medium.
Твърди органични частици с анизотропна форма тук представляват частици, получени от ротаторни фази при тяхното контролирано замразяване в присъствие на ПАВ. Анизотропията им се изразява в несферичната им форма, която е характерна за малки течни капки.Anisotropic solid organic particles herein are particles obtained from rotary phases by their controlled freezing in the presence of a surfactant. Their anisotropy is expressed in their non-spherical shape, which is characteristic of small liquid drops.
Мярка за деформацията и анизотропията на частиците е отношението на найдългата проекция на течна, полутечна или твърда частица, съотнесена към първоначалния размер на частицата, преди нейната деформация. Силно деформирана частица е такава, за която деформацията е > 5, като може да достига 100 или повече.A measure of the deformation and anisotropy of particles is the ratio of the longest projection of a liquid, semi-liquid or solid particle, relative to the initial particle size, before its deformation. A strongly deformed particle is one for which the deformation is> 5 and can reach 100 or more.
В настоящото изобретение се използват емулсии тип масло-във-вода, за получаването на емулсии с по-малък размер капки от този на използваната първична емулсия, например субмикронен, и/или за получаването на течни, полутвърди или твърди частици с определена форма и размер.The present invention uses oil-in-water emulsions for the preparation of emulsions with a smaller droplet size than that of the primary emulsion used, for example submicron, and / or for the preparation of liquid, semi-solid or solid particles of a certain shape and size. .
Посредством избран метод, например мембранна емулсификация, се приготвят първични емулсии с определен размер на капките, например 20 цм. Първичната емулсия се състои от диспергирана хидрофобна фаза, която е течна при зададената от нас температура на термостатиращия съд. Понижаваме температурата на съда, респективно на емулсията, в следствие на което се наблюдава деформирация на течните капки. Деформацията на капките зависи от избора на ПАВ, дисперсна фаза, размера на капките и скоростта на охлаждане.Using a selected method, for example membrane emulsification, primary emulsions are prepared with a certain droplet size, for example 20 cm. The primary emulsion consists of a dispersed hydrophobic phase which is liquid at the temperature of the thermostatic vessel set by us. We lower the temperature of the vessel, respectively of the emulsion, as a result of which deformation of the liquid drops is observed. The deformation of the droplets depends on the choice of surfactant, dispersed phase, droplet size and cooling rate.
При избора на подходящо ПАВ, емулсионните капки могат да се разкъсат на помалки. Разкъсването може да се осъществи в процеса на охлаждане и/или по време на загряването им, след тяхното замразяване. Температурите, при които се осъществява разкъсването, зависят от конкретния избор на системата. Те могат да бъдат по-високи от температурите на замръзване на водната и/или маслената фаза, както и по-ниски от тази на двете фази. Във втория случай към водната фаза се добавя агент, понижаващ точката на замръзване на дисперсната среда, така че да може да се осъществи разкъсването. Конкретни примери за случаи на разкъсване на капките на по-малки и за получаване на частици с различни форми са представени в ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ.When choosing a suitable surfactant, the emulsion drops may break into smaller pieces. The rupture can take place during the cooling process and / or during their heating, after their freezing. The temperatures at which the rupture takes place depend on the specific choice of the system. They can be higher than the freezing temperatures of the aqueous and / or oil phase, as well as lower than that of the two phases. In the second case, an agent lowering the freezing point of the dispersed medium is added to the aqueous phase so that the rupture can take place. Specific examples of cases of tearing the droplets into smaller ones and of obtaining particles of different shapes are presented in EXAMPLES.
Описаният метод работи при различни температури и температурни интервали в зависимост от избора на: органичната фаза, ПАВ, размер на капките и скорост на охлаждане. Така например за започване на промяна на формата на капки от тетрадекан е необходима температура между 0 и 3° Целзий, за хексадекан - между 9 и 18 градуса, а за ейкозан - между 30 и 35 градуса, при еднакви размери на капките и един и същи ПАВ.The described method works at different temperatures and temperature intervals depending on the choice of: organic phase, surfactant, droplet size and cooling rate. For example, to start changing the shape of tetradecane drops requires a temperature between 0 and 3 ° Celsius, for hexadecane - between 9 and 18 degrees, and for eicosane - between 30 and 35 degrees, with the same droplet size and the same PAV.
Едно от потенциалните приложения е улесненият контрол върху макроскопските свойства на емулсии/суспензии. Използвайки гореописания метод можем да контролираме редица свойства на емулсиите и суспензиите, използвайки само промяна в температурата. Така например, променяйки температурата можем да променим формата на частиците, която от своя страна влияе върху вискозитета и наличието на прагово напрежение на протичане на емулсията. Последното е от съществено значение за много индустриални системи, в които се използват пълнители и сгъстители, които намаляват течливостта на бои и лакове.One of the potential applications is the simplified control over the macroscopic properties of emulsions / suspensions. Using the method described above, we can control a number of properties of emulsions and suspensions using only a change in temperature. For example, by changing the temperature we can change the shape of the particles, which in turn affects the viscosity and the presence of a threshold stress on the flow of the emulsion. The latter is essential for many industrial systems that use fillers and thickeners that reduce the flow of paints and varnishes.
Други потенциални приложения са във фармацевтичната и хранителната промишленост. В тях често се използват температуро-чувствителни вещества, за които не е желателно да бъдат нагрявани. Настоящият метод позволява работа при ниски температури и в тесни-температурни интервали. По този начин, температурочувствителните вещества могат да бъдат включени в маслените капки за получаването на лекарствени наночастици, съдържащи маслоразтворими вещества.Other potential applications are in the pharmaceutical and food industries. They often use temperature-sensitive substances for which it is not desirable to heat. This method allows operation at low temperatures and in narrow temperature ranges. In this way, temperature-sensitive substances can be included in the oil drops to obtain drug nanoparticles containing oil-soluble substances.
Методът е с широка приложимост, тъй като за него не се използват токсични разтворители, може да има голям добив, а същевременно не изисква висок разход на енергия.The method is widely applicable because it does not use toxic solvents, can have a high yield, and at the same time does not require high energy consumption.
Настоящото изобретение може да намери приложение във фармацевтичната, хранителната и козметичната промишлености, производството на бои и лакове, в сферата на катализата и като носител на катализатори.The present invention can find application in the pharmaceutical, food and cosmetic industries, in the production of paints and varnishes, in the field of catalysis and as a carrier for catalysts.
В контекста на настоящата спецификация, изразът „дефиниран според претенции“ означава „включващ“, „състоящ се от“ и/или „чиито спецификации/елементи са от значение“.In the context of this specification, the term "defined according to claims" means "including", "consisting of" and / or "whose specifications / elements are relevant".
ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION
Алканите, използвани в настоящото изобретение, са закупени от Sigma-Aldrich и са с чистота > 99%. Допълнително пречистване на алканите беше извършено с помощта на колона Florisil, за премахване на присъстващите ПАВ. Междуфазовото напрежение на пречистените масла беше 50 mN/m или повече, в зависимост от конкретния въглеводород. В присъствието на ПАВ, междуфазовото напрежение беше между 5 и 10 mN/m, при температури близки до тези на замръзване на капките.The alkanes used in the present invention were purchased from Sigma-Aldrich and were> 99% pure. Additional purification of the alkanes was performed using a Florisil column to remove the surfactants present. The interfacial voltage of the refined oils was 50 mN / m or more, depending on the particular hydrocarbon. In the presence of surfactants, the interfacial voltage was between 5 and 10 mN / m, at temperatures close to those of droplet freezing.
Емулсиите бяха приготвени с мембранна емулсификация. 1.5 тегл.% ПАВ (спрямо масата на водната фаза) беше разтворено във вода, а в нея беше потопена мембрана с монодисперсни пори с размер 2, 3, 5 или 10 pm (Shiratzu porous glass). В мембраната имаше течна маслена фаза, върху която бе приложено налягане и в резултат на което се образуваха емулсионни капки. ПАВ бяха избрани да бъдат водоразтворими с висок хидрофилно-липофилен баланс (ХЛБ>14), например Brij 58 с ХЛБ = 15.7; Brij 78 с ХЛБ =The emulsions were prepared by membrane emulsification. 1.5% by weight of surfactant (relative to the mass of the aqueous phase) was dissolved in water and a membrane with monodisperse pores of 2, 3, 5 or 10 pm (Shiratzu porous glass) was immersed in it. There was a liquid oil phase in the membrane, on which pressure was applied and as a result emulsion droplets formed. Surfactants were chosen to be water-soluble with a high hydrophilic-lipophilic balance (HLB> 14), for example Brij 58 with HLB = 15.7; Brij 78 with HLB =
15.3; Tween 40 с ХЛБ = 15.5; и Tween 60 с ХЛБ - 14.9.15.3; Tween 40 with HLB = 15.5; and Tween 60 with HLB - 14.9.
Охлаждането на емулсиите бе осъществено в капиляри с дължина 50 мм, ширина 1 мм и височина 0.1 мм. Капилярите бяха поставени в охлаждащ съд, състоящ се от метална пластина, през която циркулира охлаждаща течност, и тънки процепи, в които се поставя капилярата. Съдът бе свързан към крио-термостат (Julabo CF30), позволяващ фин контрол на температурата с точност ± 0.2 °C.The emulsions were cooled in capillaries 50 mm long, 1 mm wide and 0.1 mm high. The capillaries were placed in a cooling vessel consisting of a metal plate through which coolant circulated and thin slits in which the capillary was placed. The vessel was connected to a cryo-thermostat (Julabo CF30), allowing fine temperature control with an accuracy of ± 0.2 ° C.
По време на охлаждането/загряването наблюдавахме емулсиите с микроскоп Axioplan или Axiolmager M2.m (Zeiss, Germany) в преминала, кръстосано-поляризирана бяла светлина. Микроскопите бяха снабдени с компенсаторна пластина, намираща се между пробата и анализатора под ъгъл 45° спрямо поляризатора и анализатора. Наблюденията извършвахме с дългофокусни обективи х20, х50 и хЮО. Размерът на капките и частиците определяхме от микроскопските снимки.During cooling / heating, we observed the emulsions with an Axioplan or Axiolmager M2.m microscope (Zeiss, Germany) in transmitted, cross-polarized white light. The microscopes were fitted with a compensating plate located between the sample and the analyzer at an angle of 45 ° to the polarizer and the analyzer. We performed the observations with long-focus lenses x20, x50 and x10. The size of the droplets and particles was determined from microscopic photographs.
Повърхностно-активните вещества или накратко ПАВ, представляват клас от вещества, чиито молекули се състоят от полярна част (глава) и неполярна част (опашка). Опашката обикновено представлява въглеводороден сегмент, а главата е функционална група, която може да бъде йонна или нейонна. В резултат на структурата си, ПАВ имат амфифилен характер - опашката е хидрофобна, а главата хидрофилна. Като правило, ПАВ с опашка близка по дължина до тази на използвания въглеводород или по-дълга, има повисока температура на замръзване спрямо съответния алкан, при което в процеса на охлаждане водят до „втвърдяване“ на повърхността и промяна на формата на капките.Surfactants, or surfactants for short, are a class of substances whose molecules consist of a polar part (head) and a non-polar part (tail). The tail is usually a hydrocarbon segment, and the head is a functional group that can be ionic or nonionic. As a result of their structure, surfactants have an amphiphilic character - the tail is hydrophobic and the head is hydrophilic. As a rule, surfactants with a tail close in length to that of the hydrocarbon used or longer, have a higher freezing point than the corresponding alkane, whereby in the cooling process they lead to "hardening" of the surface and change in the shape of the droplets.
Скоростта на охлаждане е от съществено значение за наблюдавания феномен. При скорости на охлаждане под 5 градуса Целзий за минута, емулсионните капки претърпяват серия от промени в своята форма. Така например, емулсии получени в присъствието на 1.5 тегл.% Brij 58 и капки от хексадекан, първоначално образуват октаедри. Те постепенно преминават в хексагонални призми, които от своя страна преминават в четириъгълни призми, издължени четириъгълни призми (с деформация > 10) и накрая в нишки. Всяка от формите може да бъде замразена на съответния етап, при което се получават частици с посочената форма и разнообразен добив. Например, Brij 58 позволява добив от 75 ± 5 % четириъгълни призми и 25 ± 5 % триъгълни призми или 90± 5 % пръчковидни или 90± 5 % нишки в зависимост от условията на получаване. Tween 60 позволява добив на повече от 90 % пръчковидни частици.The cooling rate is essential for the observed phenomenon. At cooling rates below 5 degrees Celsius per minute, emulsion drops undergo a series of changes in their shape. For example, emulsions prepared in the presence of 1.5% by weight of Brij 58 and drops of hexadecane initially form octahedra. They gradually turn into hexagonal prisms, which in turn turn into quadrangular prisms, elongated quadrangular prisms (with deformation> 10) and finally into threads. Each of the molds can be frozen at the appropriate stage, whereby particles of the specified shape and various yields are obtained. For example, Brij 58 allows a yield of 75 ± 5% rectangular prisms and 25 ± 5% triangular prisms or 90 ± 5% rod-shaped or 90 ± 5% filaments depending on the production conditions. Tween 60 allows the yield of more than 90% rod-shaped particles.
Размерът на капките е друг важен фактор. При по-високи скорости на охлаждане, например 2 градуса в минута, в зависимост от използвания ПАВ, капките с размер над 50 микрона често замръзват без да променят формата си.The size of the drops is another important factor. At higher cooling rates, for example 2 degrees per minute, depending on the surfactant used, droplets larger than 50 microns often freeze without changing their shape.
Пример 1 - Получаване на частици с различно деформация.Example 1 - Preparation of particles with different deformation.
Настоящият пример служи за демонстриране на получаването на твърди частици с различна деформация, както е показано на Фигура 1b. Нейонното ПАВ Tween 40 с концентрация 1.5 тегл.% е разтворено във вода. Приготвени са хексадеканови капки с начален размер 15 pm посредством мембранна емулсификация. Концентрацията на капките е 1 обемен процент (спрямо общия обем на емулсията). Емулсията [301] е поставена в капиляра [302] и поставена да се охлажда в специален съд [303]. През съда циркулира охладителна течност [304, 305].The present example serves to demonstrate the production of solid particles with different deformation, as shown in Figure 1b. The nonionic surfactant Tween 40 at a concentration of 1.5% by weight was dissolved in water. Hexadecane drops with an initial size of 15 [mu] m were prepared by membrane emulsification. The concentration of the drops is 1 volume percent (relative to the total volume of the emulsion). The emulsion [301] is placed in the capillary [302] and placed to cool in a special vessel [303]. Coolant circulates through the vessel [304, 305].
При охлаждане на капките със скорост от 1.4° в минута, капките се издължават и се превръщат в шестоъгълни призми, деформацията на които е около 4.When the droplets cool at a rate of 1.4 ° per minute, the droplets elongate and turn into hexagonal prisms, the deformation of which is about 4.
При охлаждане на капките със скорост от 0.16° в минута, капките се издължават и се превръщат в нишки с деформация >50.When the droplets are cooled at a rate of 0.16 ° per minute, the droplets elongate and turn into strands with a deformation> 50.
При замразяване, добива на частици с посочената форма е по-висок от 90% (от всички образували се частици).Upon freezing, the yield of particles of the specified shape is higher than 90% (of all particles formed).
Пример 2 - Получаване на субмикронни частици и/или капки.Example 2 - Preparation of submicron particles and / or droplets.
Настоящият пример служи за демонстриране на намалението на размера на емулсионните капки, както е показано на Фигура 4. 0.6 тегл.% Brij 58 е разтворен във вода, а 0.4 тегл.% Brij 52 е разтворен в хексадекан. Хексадеканът е диспергиран във водата в обемно отношение 1:3, посредством мембранна емулсификация. Емулсията е охладена до 5° Целзий в хладилник и затоплена до стайна температура два пъти, в резултат на което капките в емулсията са намалили размера си до 0.9 μητ в диаметър. В зависимост от температурата на емулсията, капките в нея са течни или твърди.The present example serves to demonstrate the reduction in the size of the emulsion droplets, as shown in Figure 4. 0.6 wt.% Brij 58 is dissolved in water and 0.4 wt.% Brij 52 is dissolved in hexadecane. Hexadecane was dispersed in water in a volume ratio of 1: 3 by means of membrane emulsification. The emulsion was cooled to 5 ° Celsius in a refrigerator and warmed to room temperature twice, as a result of which the drops in the emulsion reduced in size to 0.9 μητ in diameter. Depending on the temperature of the emulsion, the drops in it are liquid or solid.
Claims (30)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112154A BG112154A (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for obtaining liquid, semi-solid and solid organic particles of controlled form and / or size |
| US15/777,450 US20180369155A1 (en) | 2015-11-19 | 2016-11-18 | Method for the preparation of particles with controlled shape and/or size |
| EP16825542.0A EP3377205B1 (en) | 2015-11-19 | 2016-11-18 | A method for the preparation of particles with controlled shape and/or size |
| PCT/GB2016/053607 WO2017085508A1 (en) | 2015-11-19 | 2016-11-18 | A method for the preparation of particles with controlled shape and/or size |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112154A BG112154A (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for obtaining liquid, semi-solid and solid organic particles of controlled form and / or size |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG112154A true BG112154A (en) | 2017-05-31 |
Family
ID=57777664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG112154A BG112154A (en) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | Method for obtaining liquid, semi-solid and solid organic particles of controlled form and / or size |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180369155A1 (en) |
| EP (1) | EP3377205B1 (en) |
| BG (1) | BG112154A (en) |
| WO (1) | WO2017085508A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3511266A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-17 | Axel Nickel | Capsule containing beverage powder and filler, particularly for preparing brewed coffee |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3024870C2 (en) | 1980-07-01 | 1985-01-10 | Th. Goldschmidt Ag, 4300 Essen | Process for making a stable emulsion |
| EP0266859A1 (en) | 1986-10-06 | 1988-05-11 | Taiyo Sanso Co Ltd. | Method and apparatus for producing microfine frozen particles |
| DK0471036T4 (en) | 1989-05-04 | 2004-07-19 | Southern Res Inst | encapsulation |
| US5033666A (en) * | 1990-04-12 | 1991-07-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for brazing metallized components to ceramic substrates |
| WO1995035157A1 (en) | 1994-06-20 | 1995-12-28 | Nippon Shinyaku Co., Ltd. | Emulsion manufacturing method of emulsifier |
| WO2003053325A2 (en) | 2000-12-13 | 2003-07-03 | Purdue Research Foundation | Microencapsulation of drugs by solvent exchange |
| US6767637B2 (en) | 2000-12-13 | 2004-07-27 | Purdue Research Foundation | Microencapsulation using ultrasonic atomizers |
| KR102005840B1 (en) | 2003-12-19 | 2019-07-31 | 더 유니버시티 오브 노쓰 캐롤라이나 엣 채플 힐 | Methods for fabricating isolated micro- and nano- structures using soft or imprint lithography |
| US8043480B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-10-25 | The Regents Of The University Of Michigan | Methods for forming biodegradable nanocomponents with controlled shapes and sizes via electrified jetting |
| US20070054119A1 (en) | 2005-03-04 | 2007-03-08 | Piotr Garstecki | Systems and methods of forming particles |
| US7709544B2 (en) | 2005-10-25 | 2010-05-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Microstructure synthesis by flow lithography and polymerization |
| RU2426440C2 (en) * | 2005-11-22 | 2011-08-20 | Нестек С.А. | Oil-in-water emulsion and use thereof in endowing functionality |
| DE102006030532A1 (en) | 2006-07-01 | 2008-01-03 | Goldschmidt Gmbh | Procedure for the displacement of the phase inversion temperature of micro emulsions containing oil, water and an emulsifier, comprises adding cosmotropic substances as active compounds for degradation of the phase inversion temperature |
| EP2061434A2 (en) | 2006-09-08 | 2009-05-27 | The Regent of the University of California | Engineering shape of polymeric micro-and nanoparticles |
| JP2008086887A (en) | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Fujifilm Corp | Emulsion and producing method thereof |
| WO2008058297A2 (en) | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Harvard University | Non-spherical particles |
| WO2008100304A2 (en) | 2006-11-15 | 2008-08-21 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Polymer particle composite having high fidelity order, size, and shape particles |
| KR101163862B1 (en) | 2010-03-23 | 2012-07-09 | (주)아모레퍼시픽 | An Oil-in-water Type Nano-sized Emulsion Composition and a Method for Preparing the Same |
| US20110275738A1 (en) * | 2010-05-05 | 2011-11-10 | Basf Se | Process for producing finely divided suspensions by melt emulsification |
-
2015
- 2015-11-19 BG BG112154A patent/BG112154A/en unknown
-
2016
- 2016-11-18 EP EP16825542.0A patent/EP3377205B1/en active Active
- 2016-11-18 US US15/777,450 patent/US20180369155A1/en not_active Abandoned
- 2016-11-18 WO PCT/GB2016/053607 patent/WO2017085508A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3377205B1 (en) | 2022-04-27 |
| WO2017085508A1 (en) | 2017-05-26 |
| US20180369155A1 (en) | 2018-12-27 |
| EP3377205A1 (en) | 2018-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11229892B2 (en) | Compositions and methods for forming emulsions | |
| CA2850599C (en) | Water-in-oil emulsions and methods for their preparation | |
| Leal-Calderon et al. | Emulsion science: basic principles | |
| Tcholakova et al. | Efficient self-emulsification via cooling-heating cycles | |
| Fameau et al. | The curious case of 12-hydroxystearic acid—the Dr. Jekyll & Mr. Hyde of molecular gelators | |
| US10285940B2 (en) | Multicomponent, internally structured nanoemulsions and methods of production | |
| Valkova et al. | Mechanisms and control of self-emulsification upon freezing and melting of dispersed alkane drops | |
| Kovach et al. | Janus emulsions stabilized by phospholipids | |
| US9000053B2 (en) | Process and system for reducing sizes of emulsion droplets and emulsions having reduced droplet sizes | |
| BG112154A (en) | Method for obtaining liquid, semi-solid and solid organic particles of controlled form and / or size | |
| US20220235270A1 (en) | Defect mediated lyotropic nematic gel | |
| Maiti et al. | Effect of pH and amphiphile concentration on the gel-emulsion of sodium salt of 2-dodecylpyridine-5-boronic acid: Entrapment and release of vitamin B12 | |
| Zhang et al. | Highly concentrated oil-in-water (O/W) emulsions stabilized by catanionic surfactants | |
| BG3940U1 (en) | Liquid, semi-liquid and solid organic particles of controlled shape and/or size | |
| Feng et al. | Minimum surfactant concentration required for inducing self-shaping of oil droplets and competitive adsorption effects | |
| CA3005385A1 (en) | A method for the preparation of particles with controlled shape and/or size | |
| Kirilov et al. | A new type of colloidal dispersions based on nanoparticles of gelled oil | |
| Dluska et al. | Regimes of multiple emulsions of W1/O/W2 and O1/W/O2 type in the continuous Couette‐Taylor flow contactor | |
| Schwering et al. | Sugar-Based Microemulsions as Templates for Nanostructured Materials: A Systematic Phase Behavior Study | |
| Niroobakhsh | Viscoelastic Surfactant/Fatty Acid Interfaces: Fluid Dynamics, Rheology, and Structure | |
| Cholakova et al. | Self-shaping of triglyceride and alkane drops: similarities and differences | |
| Steck | Successive formation of a gel network and a lyotropic liquid crystal: does the chronology play a role? | |
| Zhao | Preparation, Characterisation and Modelling of Elongated Lipid Particle | |
| Silva | Emulsion congealing technique: the optimal parameters | |
| Singh et al. | Formation of a Nanoemulsion |